高頻釬焊不銹鋼高頻釬焊用焊料

金屬間高頻釬焊時(shí)，釬焊零件是依靠熔化的焊料潤(rùn)濕、填滿接頭間隙并凝固后而連接的，因此，釬焊接頭質(zhì)量的好壞在很大程度上取決于焊料的性育琶。

當(dāng)前在電真空器件制造中，高頻釬焊金屬用的焊料種類很多，選用焊料時(shí)通常要考慮焊料的熔點(diǎn)至少要比被焊金屬的熔點(diǎn)低60℃左右，要比器件烘烤、排氣的溫度或老煉及運(yùn)行時(shí)的溫度高100℃以上，焊料還應(yīng)滿足產(chǎn)品的工作要求，如對(duì)焊縫焊料的機(jī)械性能（包括高溫、常溫或低溫下的強(qiáng)度、沖擊韌性）和物理及化學(xué)性能（包括導(dǎo)電、導(dǎo)熱、抗氧化性、抗腐蝕性等）方面的要求 。

不銹鋼的釬焊方法有多種，如釬劑釬焊法、充氫釬焊法、真空釬焊法等。雖然這些方法都能達(dá)到連接零件的目的，但是分析認(rèn)為，這幾種工藝均不宜采用。原因在于，釬劑釬焊會(huì)粘污器件內(nèi)部，不易清除;吸附的氫氣難以被管中的吸氣劑吸收，給器件帶來(lái)除氣不徹底的問(wèn)題；真空釬焊法需要把所焊接物體及其周圍全部加熱，對(duì)于本身尺寸就較小的行波管而言，這種大范圍加熱會(huì)直接損傷管子已裝配的零部件（如陶瓷與金屬封接件、慢波線、收集極、集中衰減器、輸入、輸出組件等），造成組件變形和陶瓷炸裂等一系列問(wèn)題。

高頻釬焊法是利用高頻電流流過(guò)金屬產(chǎn)生的熱量，使釬料熔化并填滿被焊零件間隙，凝固后形成不可拆卸的接頭。這種方法由于是對(duì)被焊件進(jìn)行局部加熱，加熱速度快，因此該方法特別適合于小型零件的批量化生產(chǎn) 。

隨著空間技術(shù)、火箭、導(dǎo)彈、宇航、雷達(dá)等技術(shù)的發(fā)展，微波電子行波管作為相應(yīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵器件也在不斷發(fā)展。不銹鋼材料由于具有良好的彈性、導(dǎo)熱性，無(wú)磁等特性，在微波電子領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在微波電子行波管特別是在其高頻系統(tǒng)中，就采用了多種形狀復(fù)雜、尺寸細(xì)小而精密的不銹鋼零件。在實(shí)際應(yīng)用中，這些不銹鋼零件需要采用釬焊的方法連接起來(lái)，但是，由于不銹鋼零件釬焊性相對(duì)較差、而零件的釬焊又必須滿足高強(qiáng)度、高的真空氣密性并易于實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)的要求，因此不銹鋼零件的釬焊就自然成為行波管制造的關(guān)鍵工序。要滿足釬焊要求，首先需要解決選用何種釬焊方法的問(wèn)題 。

不銹鋼成分中含有鉻，而鉻對(duì)氧特別敏感，易形成氧化鉻，當(dāng)零件表面呈現(xiàn)這種狀態(tài)時(shí)，焊料的潤(rùn)濕性就很差，釬焊接頭就會(huì)發(fā)生漏氣。為獲得優(yōu)質(zhì)的釬焊接頭，首先要解決去除或避免氧化鉻的問(wèn)題。

在電真空器件制造過(guò)程中，由于電子管內(nèi)的不銹鋼零件要經(jīng)受450-700℃的長(zhǎng)時(shí)間加熱，如：1Cr18Ni9不銹鋼在奧氏體晶界將會(huì)析出碳化鉻，在上述溫度下，會(huì)形成晶粒邊界上貧鉻現(xiàn)象。為解決這個(gè)問(wèn)題，以往生產(chǎn)中常采用不銹鋼表面鍍鎳的方法。

一般的不銹鋼鍍鎳工藝需要2-4h完成，鍍層厚度可達(dá)20μm以上，如果焊接方法采用不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)焊縫起皮現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)改進(jìn)，采用了一種新的鍍鎳工藝即沖擊鍍鎳工藝，數(shù)分鐘鍍層可達(dá)2μm左右。經(jīng)過(guò)制管試驗(yàn)焊料流散很好，焊縫牢固，而且不會(huì)出現(xiàn)起皮現(xiàn)象。在實(shí)踐工作中，偶爾也會(huì)出現(xiàn)焊料流散不太好，漏氣現(xiàn)象，出現(xiàn)這種狀況，也有補(bǔ)救的方法，再用十幾秒鐘刷鍍一下，經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐證明，此種方法比較適用于真空微波行波管的高頻釬焊。沖擊鍍鎳高頻釬焊工藝簡(jiǎn)單，操作容易，快捷，用普氫節(jié)省開(kāi)支，有利于產(chǎn)品批量生產(chǎn)。

為獲得優(yōu)質(zhì)的釬焊接頭，不銹鋼高頻釬焊的主要工藝包括釬焊溫度，保溫時(shí)間，釬焊間隙和焊料流散等工藝。釬焊溫度是決定焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵，它既要保證焊料能最大程度充分液化并流動(dòng)，又要保證基金屬的溫度不要過(guò)高。根據(jù)焊料化學(xué)成分的不同，焊料熔化溫度也不同，一般應(yīng)高于焊料的液相線，確保在釬焊溫度下焊料的熔化，流動(dòng)性和濕潤(rùn)性處于最佳狀態(tài)。

釬焊時(shí)間決定了焊料中元素對(duì)基金屬的流散程度，是影響釬焊接頭的一個(gè)重要因素。如釬焊時(shí)間太短，焊料在基金屬上得不到充分的流散，就直接影響了焊接質(zhì)量。當(dāng)釬焊時(shí)間達(dá)到一定值后，焊料對(duì)基金屬的熔解達(dá)到飽和，再延長(zhǎng)保溫時(shí)間，在基金屬熔解厚度基本保持恒定，反而會(huì)造成焊料中的某些元素的揮發(fā)，影響焊縫的質(zhì)量。因此，保溫時(shí)間應(yīng)在保證焊料充分流散和潤(rùn)濕被焊基金屬的前提下，要盡量短的原則。

釬焊間隙決定了焊料的流散性，從而會(huì)對(duì)釬焊接頭機(jī)械性能有很大的影響，這同基金屬材料與焊料的相互作用的特性有關(guān)。例如，焊料在熔化狀態(tài)時(shí)，對(duì)基金屬材料潤(rùn)濕較好，但與基金屬相互作用不強(qiáng)烈，這種情況下，接頭的間隙可考慮小些，而當(dāng)焊料與基金屬相互作用強(qiáng)烈，由于基金屬融入焊料的流點(diǎn)逐漸升高，如果焊接溫度還不變時(shí)，則焊料流動(dòng)性能將會(huì)下降，針對(duì)這種情況焊接接頭的間隙要適當(dāng)大。對(duì)于銀焊料來(lái)說(shuō)，焊縫的大小宜為0.05-0.08mm。在保護(hù)氣體中銅焊料焊接時(shí)，焊縫的大小不應(yīng)超過(guò)0.012mm。要獲得高質(zhì)量高可靠性的釬焊接頭，控制間隙是絕對(duì)必要的。

該工藝不用釬劑，也無(wú)需昂貴、復(fù)雜的設(shè)備，就用平常采用的高頻釬焊設(shè)備，因此避免了釬劑對(duì)器件的污染，也縮短了工作周期，還保持了不銹鋼管殼原有的性能，同時(shí)零件表面可以保持全過(guò)程的清潔度。

采用高頻釬焊不銹鋼最大的優(yōu)點(diǎn)是局部加熱速度快，氧化鉻還沒(méi)有分解，焊料已經(jīng)流散完成并迅速降溫，保證了焊縫的牢固性 。

微波電子管的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件要按設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行組裝，并要求固定，以免在焊接中零件相互發(fā)生移動(dòng)位置，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)要求就要使用各種模夾具作為輔助工具來(lái)固定。靠近感應(yīng)加熱器的模具，應(yīng)盡可能少用金屬或磁性材料，以利于減少高頻能量損耗及使得模具本身的溫度增高。模、夾具還應(yīng)考慮到流失到外邊的焊料將模、夾具焊住及模具與基金屬熱膨脹系數(shù)的不同，在高溫時(shí)模具的松動(dòng)或造成零件變形，所以，采用無(wú)磁不銹鋼做模、夾具，模、夾具應(yīng)經(jīng)高溫在濕氫中處理，在表面生成墨綠色的氧化膜不銹鋼，一般液態(tài)焊料就不會(huì)再沾模夾具了。在模、夾具材料的選擇上應(yīng)考慮熱膨脹系數(shù)等于或小于釬焊材料的熱膨脹系數(shù) 。

通過(guò)沖擊鍍鎳工藝，采用適當(dāng)?shù)拟F焊溫度、保溫時(shí)間、釬焊間隙等工藝，對(duì)微波電子行波管復(fù)雜結(jié)構(gòu)的不銹鋼零件進(jìn)行高頻感應(yīng)釬焊，結(jié)果表明，可以達(dá)到理想的焊接效果 。2100433B